Фамилия Верхатуров — редкий случай, когда географический оттенок зашит прямо в основу, а не добавлен суффиксом. Корень здесь — «верхатур», и он почти наверняка отсылает к названию города Верхотурье в Свердловской области, одного из старейших на Урале (основан в 1598 году). В русской ономастике есть целый пласт фамилий, образованных от названий городов с помощью суффикса -ец: вязьмич — Вязьмитинов, коломнич — Коломнитинов. Но Верхатуров пошёл по другому пути. Скорее всего, основа «верхатур» — это усечённая форма от «верхотурец», то есть житель Верхотурья. Суффикс -ов добавил значение принадлежности: Верхатуров — буквально «сын верхотурца».

Модель образования здесь та же, что у фамилий Тверитинов (от «тверитин» — житель Твери) или Ростовцев (от «ростовец»). Однако в случае с Верхатуровым примечательно, что в основе оказался не полный этнохороним («верхотурец»), а его сокращённый вариант, где выпала часть «-ец-» или «-ин-». Это могло произойти в живой речи: «верхатур» звучало как лаконичное прозвище для приезжего из уральского города. Или же фамилию могли дать не самому переселенцу, а его потомку, который уже родился на новом месте, но родовую память о Верхотурье сохранили в прозвище.

Есть и другая, менее вероятная версия. В северных и уральских говорах слово «верхатур» могло быть прозвищем, связанным с диалектным «тур» — высокий берег, крутой обрыв, или с «турить» — гнать, толкать. Тогда «верхатур» — человек, живущий на верху крутого берега, или же обладатель крутого нрава. Но географическая версия убедительнее: Верхотурье в XVII–XVIII веках было важным таможенным и перевалочным пунктом на пути в Сибирь, оттуда шла активная миграция. Фамилия Верхатуров компактно встречается именно на Урале и в Зауралье, что подтверждает её топонимическое происхождение.

В написании фамилии возможна путаница: в дореволюционных документах её могли записать как Верхотуров, Верхатуров или даже Верьхатуров. Форма через «а» (Верхатуров) закрепилась, вероятно, под влиянием аканья или как результат упрощения произношения. Второй слог под ударением — «ту́р» — в любом варианте остаётся неизменным.